CPU, colli di bottiglia e giochi: il problema con il benchmarking della CPU

La tanto attesa serie Ryzen 7000X3D è qui, e tutti concordano sul fatto che Ryzen 9 7950X3D è la CPU più veloce per i giochi... ma di quanto? È una domanda difficile a cui rispondere perché le recensioni sono ovunque. Alcune pubblicazioni hanno scoperto che il 7950X3D era appena più veloce del Core i9-13900K di Intel, mentre altri hanno trovato margini più ampi di oltre il 10%. Non è che i revisori stiano testando giochi completamente diversi e nei benchmark non di gioco come Cinebench R23, i punteggi sono più o meno gli stessi su tutta la linea, più o meno un punto percentuale.

Questa non è la prima volta che i revisori non sono d'accordo sulla velocità delle CPU per i giochi. In effetti, succede praticamente a ogni CPU, indipendentemente dal fatto che abbia una fantasia Cache V 3D o no. Non vediamo margini così ampi e variabili per le recensioni su GPU, SSD o persino CPU nei benchmark non di gioco. Allora, qual è il problema? Alla fine dipende dal comportamento unico delle CPU nei giochi e dalle diverse metodologie di test utilizzate da una revisione all'altra.

Il curioso caso del collo di bottiglia della CPU

Le GPU moderne hanno da centinaia a decine di migliaia di core. Questi core sono altamente flessibili e sono ideali per affrontare carichi di lavoro che aumentano in termini di difficoltà. Ciò significa che le migliori GPU da gioco può gestire le impostazioni grafiche che determinano una qualità visiva e fotogrammi al secondo variabili. Abbassare le impostazioni grafiche come la risoluzione semplifica i calcoli per il rendering dei fotogrammi, il che significa che è possibile eseguire il rendering di più fotogrammi al secondo. D'altra parte, se i fotogrammi sono più difficili da renderizzare, ne verranno realizzati meno al secondo.

Il ruolo della CPU nei giochi è molto diverso da quello della GPU. Dall'inizio degli anni 2000, molti processi originariamente eseguiti sulla CPU vengono ora eseguiti dalla GPU, lasciando alla CPU relativamente poco da fare. Il compito più importante della CPU è proprio quello di portare a termine questi compiti minimi il prima possibile.

Ma ci sono due problemi principali. In primo luogo, queste attività non possono essere distribuite uniformemente su tutti i core e thread, quindi più core non sempre significano prestazioni migliori. In secondo luogo, core più grandi con maggiore potenza di calcolo non saranno utili poiché questi carichi di lavoro sono così basilari. Questi fattori rendono la velocità di clock e la dimensione della cache sproporzionatamente importanti per i giochi. La cache riduce il tempo trascorso in attesa dei dati, il che rappresenta un fattore significativo nella perdita di prestazioni. La velocità di clock, d'altra parte, è l'unico modo realistico per accelerare i carichi di lavoro che non possono sfruttare la potenza pura dei chip moderni.

Le prestazioni di gioco di un PC sono determinate principalmente dalla GPU e dalla CPU (spazio di archiviazione e RAM sono generalmente secondari fattori), ma non allo stesso tempo perché in qualsiasi momento le tue prestazioni sono limitate dalla GPU o la CPU. Ciò porta naturalmente a una grande domanda: quando un PC è limitato dalla CPU o dalla GPU? Questa domanda in realtà arriva al cuore di una delle cose più confuse sui benchmark di gioco perché la differenza tra i colli di bottiglia della GPU e della CPU non è molto intuitiva.

Quando il tuo PC ha una GPU limitata, la scheda grafica funzionerà al 100% o quasi, il che significa utilizzare quante più risorse possibili e di solito raggiungere il massimo consumo energetico. Ciò significa che puoi scambiare frame con qualità visiva e viceversa. Ma per la maggior parte dei giochi, queste impostazioni grafiche non influiscono direttamente sulla CPU e, anche nei giochi con impostazioni relative alla CPU, di solito ce ne sono solo alcune.

Non è necessario aumentare le impostazioni grafiche per creare un collo di bottiglia della CPU nei giochi. In effetti, l'aumento delle impostazioni grafiche garantisce praticamente che non vedrai mai un collo di bottiglia della CPU. Ricorda, la CPU ha una quantità di lavoro piuttosto limitata e, sebbene ce ne siano pochi, se non nessuno, impostazioni che puoi modificare per aumentare il carico di lavoro nei giochi, puoi aumentare il framerate abbassando la grafica impostazioni.

Dall'inizio degli anni 2000, molti processi originariamente eseguiti sulla CPU vengono ora eseguiti dalla GPU, lasciando alla CPU relativamente poco da fare.

Incontrare un collo di bottiglia della CPU è semplice se si aumenta il framerate fino al punto in cui la GPU può eseguire il rendering di più frame di quelli che la CPU può gestire. Ciò significa sostanzialmente che una CPU ha un limite al numero di fotogrammi che può mostrare in un dato gioco. Esistono solo due modi realistici per rimuovere un collo di bottiglia della CPU nei giochi. Puoi ottenere RAM più veloce con frequenza e timing più elevati per un piccolo aumento delle prestazioni o ridurre il framerate: ed è questa seconda opzione che crea problemi per il benchmarking.

Immagina che un revisore stia testando due ipotetiche CPU, Gamma e Zeta. In un gioco ad alto budget e graficamente intenso come Cuore atomico, Gamma può arrivare fino a 200 FPS mentre Zeta può raggiungere 300. A seconda di come i revisori testano le CPU e di quanto aumentano il framerate, potrebbero trovare che entrambe le CPU sono più o meno uguali, che Zeta ha un leggero vantaggio o che Zeta ha un comando Guida. Questo è il motivo per cui i revisori della CPU spesso giungono a conclusioni diverse sulle prestazioni della CPU nei giochi.

Qui piace il dilemma di base della revisione delle CPU nei giochi. È necessario spingere il framerate il più in alto possibile per esporre i colli di bottiglia della CPU e mostrare così i veri limiti di ciascuna CPU, spesso risultando in un benchmark non realistico. Come potete immaginare, questo fenomeno suscita polemiche da anni.

Il dilemma del benchmarking delle CPU nei giochi

La maggior parte degli appassionati assume una delle due posizioni quando si tratta di benchmarking della CPU. La prima posizione sostiene un approccio più scientifico che esponga il collo di bottiglia senza riguardo per le ambientazioni realistiche, mentre il secondo sostiene che i revisori dovrebbero testare in contesti che abbiano un significato maggiore per i lettori che vogliono prendere decisioni di acquisto.

Ogni scuola di pensiero ha i suoi punti di forza e di debolezza. I sostenitori della posizione scientifica (di solito recensioni e fan dell'azienda con la CPU più veloce) hanno senza dubbio ragione nel senso che questo approccio rivela i veri limiti della CPU nei giochi. Tuttavia, spesso sostengono anche che questi test predicono accuratamente le prestazioni future. Quando aggiorni la tua GPU e all'improvviso hai la capacità di framerate più elevati, ovviamente desideri una CPU migliore.

Questa argomentazione sulla performance futura è stata smentita più volte. Sebbene le CPU FX di AMD siano state inizialmente lanciate con scarsi risultati nei giochi rispetto alle offerte di Intel, nel tempo, chip come il L'FX-8350 in realtà ha guadagnato terreno e ha addirittura superato le sue controparti Core i5 quando i giochi hanno iniziato a utilizzare più core e discussioni. Inoltre, direi che i giocatori raramente aggiornano le schede grafiche esclusivamente per framerate più elevati. I giocatori vogliono framerate migliori E impostazioni di qualità migliori, comprese risoluzioni più elevate. Ciò riduce le possibilità di esporre un collo di bottiglia della CPU dopo un aggiornamento della GPU.

L'argomento a favore delle impostazioni "realistiche" è più intuitivo e più facile da seguire, ma la maggior parte della retorica riguarda solo quanto sia pessimo il formato 1080p. testare CPU di fascia alta. Il fatto è che puoi testare correttamente una CPU di fascia alta rispetto a una di fascia media o inferiore a un livello superiore risoluzione? Se hai un Nucleo i9-13900K, è semplicemente più probabile che punti a framerate più elevati semplicemente perché il tuo PC ha anche una GPU di fascia alta come la RTX4090, mentre è improbabile che un utente con un Core i3-13100 miri molto oltre i 60 FPS perché probabilmente ha anche una GPU di fascia bassa come una RX 6500 XT. Esegui test con impostazioni realistiche per il 13900K o per il 13100?

Detto questo, penso che questo secondo campo stia facendo alcuni punti validi. Non posso dire con certezza cosa vuole l'utente medio, ma essendo membro di lunga data di questa comunità, immagino che la maggior parte si rivolga ovunque da 60 a 144 FPS poiché 60Hz e 144Hz sono frequenze di aggiornamento molto popolari, spesso vengono fornite con G-SYNC o FreeSync e il superamento della frequenza di aggiornamento le interrompe tecnologie. 144 FPS non è molto più alto per le CPU moderne, quindi il collo di bottiglia della CPU è meno probabile e, di conseguenza, i benchmark che mostrano che le CPU ottengono 300 FPS probabilmente non sono molto utili per la maggior parte degli utenti.

Questo dibattito risale ad almeno sei anni fa e l'ho incontrato per la prima volta quando la serie Ryzen di prima generazione è stata lanciata nel 2017. I revisori sono rimasti per lo più fedeli al punto di vista scientifico o generalmente indifferenti a entrambe le parti nei loro test. D'altro canto, i lettori si arrabbiano soprattutto quando il loro marchio preferito perde nelle recensioni, ma sollevano alcuni punti positivi. Tuttavia, credo che esista una via di mezzo in grado di soddisfare i requisiti di entrambe le filosofie, a metodo di benchmarking che utilizza contesti realistici e raggiunge risultati rilevanti lettori.

Perché il framerate stesso è una parte fondamentale di un benchmark della CPU

Sono sempre stato affascinato dalla metodologia di test e dai modi per mostrare alle persone risultati che significano davvero qualcosa. Questo è più un esperimento mentale che una proposta seria, ed è qualcosa che uso per divertimento, ma ho escogitato la mia metodologia di test della CPU.

Non possiamo ignorare il potenziale framerate massimo reso possibile dalla GPU perché determina le prestazioni della CPU e quanto è realistico per gli utenti. Quello che propongo è di ribaltare questo concetto e selezionare le impostazioni per ottenere un determinato framerate piuttosto che impostare preimpostazioni specifiche o impostare tutto al minimo.

Ecco la metodologia di base. Selezionare una CPU di controllo con cui verrà confrontata ogni altra CPU. Poiché le CPU hanno un limite di prestazioni, il chip di controllo dovrebbe essere la CPU più veloce che stai testando, ad esempio un Core i9-13900K o un Ryzen 97950X3D. Successivamente, inizia con impostazioni grafiche più elevate, esegui i tuoi benchmark e continua a modificare le impostazioni finché la CPU di controllo non raggiunge il framerate desiderato. Ad esempio, nei titoli di eSport come Counter-Strike: offensiva globale, il framerate desiderato dovrebbe probabilmente essere in media di almeno 240 FPS, se non superiore.

Una revisione della CPU dovrebbe mostrare cosa vale la pena acquistare e cosa no, e sebbene le recensioni siano il prodotto di molte ore di duro lavoro, non tutte le recensioni analizzano criticamente i dati.

Una volta trovate le impostazioni che raggiungono il framerate preferito sulla CPU di controllo, utilizza tali impostazioni durante il test di altri chip. L'idea è mostrare quanto più veloce può essere la CPU di controllo rispetto a CPU teoricamente più lente in un test scientifico e realistico. Ciò che la gente vuole sapere è se una CPU di fascia alta vale i soldi spesi, e questo tipo di metodologia è molto efficace nel dimostrarlo.

C'è però un problema evidente con questo tipo di benchmarking: ci vuole tempo. Modificare le impostazioni grafiche ed eseguire benchmark finché la CPU di controllo non raggiunge il framerate corretto dispendioso in termini di tempo e non utilizzare le preimpostazioni può significare modificare le singole impostazioni su ciascuna nuova CPU per ciascuna gioco. Inoltre, le nuove CPU e i giochi richiedono una calibrazione aggiuntiva, forse al punto in cui è necessario impostare il controllo su una CPU diversa. Basta scegliere un preset o impostare tutto al minimo è molto più semplice.

Esistono alternative a questa metodologia che sono molto più facili da implementare. Molti revisori testano più risoluzioni per mostrare il collo di bottiglia della CPU, con 1080p che ha il maggior collo di bottiglia della CPU e 1440p o 4K il minimo. Techspot E Anandtech a volte testa più GPU per ottenere lo stesso effetto poiché le GPU più veloci avranno un framerate potenziale più elevato che potrebbe rivelare colli di bottiglia della CPU.

L’analisi è ancora più importante della metodologia

Una buona metodologia di test e dati di alta qualità sono solo la metà di ciò che rende una revisione completa. L'altra metà è l'analisi, ovvero il momento in cui il revisore informa i lettori sul significato dei risultati. Molti utenti possono decidere cosa significano i dati, ma non tutti coloro che amano i giochi per PC sono appassionati.

Se una recensione mostra un benchmark in cui una CPU raggiunge 500 FPS e un'altra 300, dovrebbe esserci un contesto su cosa significa. Se si tratta di un titolo di eSport, questa differenza potrebbe essere importante per chiunque voglia giocare in modo competitivo e abbia bisogno dei framerate più alti. Per la maggior parte degli altri giochi, il vantaggio prestazionale offerto dalla CPU più veloce difficilmente verrà pienamente realizzato o apprezzato. Ho visto alcune recensioni mostrare benchmark con questo tipo di risultati in giochi molto vecchi e esaltare la CPU più veloce, mentre altre recensioni hanno trovato margini molto più modesti in test più realistici.

In definitiva, una recensione della CPU dovrebbe mostrare cosa vale la pena acquistare e cosa no, e sebbene le recensioni siano il prodotto di molte ore di duro lavoro, non tutte le recensioni analizzano criticamente i dati. Apprezzo i revisori che si prendono un momento per discutere dei colli di bottiglia della CPU e di come crescono o si riducono con GPU e impostazioni grafiche diverse. È certamente vero che alcune CPU sono più veloci di altre, e lo sono meglio per giocare, ma non è mai chiaro se ciò significhi che è meglio per ogni singolo utente.